磁歪式振動発電の高出力化と発電床への応用

磁気応用グループ　　知能電気機器研究室　岩本泰典

研究背景・目的

発電量の高出力化と人の歩行運動からの発電

　振動エネルギー（力）　　　　　電気エネルギー（起電力）

磁歪材料ＦｅＧａ

磁歪定数 dが大きい

機械強度大

発電デバイスに最適

　　鉄ガリウム合金

B dTH

鉄ガリウム合金 Ｆｅ 81.6

Ｇａ 18.4

逆磁歪効果応力　　　磁束密度が変化

磁歪式振動発電素子の構成・原理

　応力の変化 磁束の変化　　　起電力　　　　　　　　　　

　　振動発電素子の構成図および原理

（逆磁歪効果） （電磁誘導）

実際に作製した素子の写真

　　実際に作製した素子

振動発電の等価モデル

　　

dvm cv k vdt F Aidt

　　　　　　　　　振動発電素子の等価回路

0 0( )di

E Av L R R idt

自由振動による発電

　自由振動による発生電圧と変位の実験方法

自由振動による変位と電圧

自由振動による変位と開放電圧の時間応答

変位に応じた電圧が発生

自由振動による変位の減衰

　　　　変位の時間応答の比較振動エネルギーが電気エネルギーに変換されている

抵抗と出力エネルギーの関係

抵抗と出力エネルギーの関係（理論値と実験値の比較）

出力エネルギー　　　　　　　　　　　　

2

[ ]outL

vW dt

R 　 　 　J

2 2

2 20{( ) }

L

L

A F RP

R R c A

電力

発電床への応用 歩行運動から電力を取り出す

　発電床の構成および原理

歩行運動からの発電

歩行運動からの発電の様子

歩行運動による発電の実験方法

　発電床の発電に関する実験方法

歩行運動による変位と発生電圧

　磁石脱着時の電圧・変位の時間応答

最大電力 5.6W ，出力エネルギー 31mJ

まとめおよび今後の課題

　

機械系と電気系を考慮した整合条件歩行運動から電力を取り出す機構足踏み 1 回で 5.6W ， 31mJ のエネルギー

今後の課題設置する素子の数を増加素子と床をつなぐ磁石の検討

まとめ

ご清聴ありがとうございました